Afladningsstation til Li-Ion batterier

Grundlæggende krav og baggrund for projektet

Test af litium-ion-batterier: Testproceduren omfatter flere trin: måling af indre modstand, vurdering af spændingsfald under belastning og bestemmelse af batteriets kapacitet. Batteriet oplades helt, og efter 24 timer udføres en belastningstest ved 1A. I dette projekt bruger jeg følgende kriterium for batterier med en kapacitet på 1500-4000mAh: Ved en belastning på 1A må spændingen ikke straks falde til under 4V. Hvis det sker, kasseres batteriet. Batterier, der består dette trin, aflades til 3V med en elektronisk belastning for at måle kapaciteten. Måling af den indre modstand hjælper også med at finde defekte batterier inden opladnings- og afladningscyklusserne.
Sikker håndtering af kasserede batterier: Kasserede batterier indeholder stadig restenergi. Beskadigelse eller kortslutning kan føre til overophedning og brand. Før batterierne afleveres på et specialiseret indsamlingssted eller til genanvendelse, bør polerne isoleres med ikke-ledende tape eller hvert batteri bør lægges i en separat pose og beskyttes mod beskadigelse. I dette projekt fjernes restenergien desuden ved kontrolleret afladning.
Afladningsstationens formål:
- At opsamle og udnytte batteriernes resterende energi.
- Kontrolleret dybdeafladning af batterier for at reducere restenergien, før de sendes til specialiseret genanvendelse.

Afladningsstationen består af to uafhængige rum med separate tilslutningsklemmer på hver sin side af kabinettet.

Rum til energiudnyttelse: Dette rum aflader batteriet kontrolleret, så restenergien kan udnyttes. Det har beskyttelse mod omvendt polaritet baseret på en ideel diode, og batterispændingen kan overvåges med et voltmeter.
Rum til dybdeafladning: Dette rum er beregnet til kontrolleret dybdeafladning af kasserede batterier, før de sendes til genanvendelse. Seks parallelforbundne modstande bruges som belastning, og en LED viser, at afladningen er i gang.

På det første foto ovenfor er følgende centrale komponenter vist og nummereret:

12mm fjederbelastet metaltrykknap - bruges til at tænde voltmeteret.
BMS 1S 10A - forhindrer overafladning af batteriet i rummet til energiudnyttelse og beskytter brugbare celler mod for kraftig afladning.
XL74610-modul - fungerer som en ideel diode og beskytter enhedens komponenter mod omvendt polaritet. For modulet angives op til 15A uden køleplade ved 12V og 25°C i en test på 30 minutter. Almindelige siliciumdioder og Schottky-dioder er mindre velegnede her på grund af deres større spændingsfald. Som alternativ til den ideelle diode kan man anvende dette beskyttelseskredsløb ( beskrevet her).
Voltmeter 2-wire 0.28in - viser batterispændingen og tændes med et tryk på knappen.
USB boost module TPS61088 (input 2.8-4.5V) - understøtter QC 2.0/3.0, FCP og AFC; det registreres også som DCP. Den maksimale udgangseffekt er op til 24W (5V/3A, 9V/2A, 12V/2A). Modulet har køleplader for bedre afkøling.
3mm grøn LED - viser, at batteriet dybdeaflades.
Modstand 100Ohm 0.25W (Amazon) (AliExpress) - beskytter LED'en og begrænser dens lysstyrke. Man kan vælge en anden modstandsværdi for at ændre lysstyrken.
6 parallelverbundene Widerstände 51 Ohm 10 W – der nominelle äquivalente Widerstand ist 8,5 Ohm. Ved en spænding på omkring 3.4V er strømmen cirka 400mA; strømmen falder, efterhånden som batteriet aflades.

Enheden er anbragt i en gennemsigtig plastæske, som normalt bruges til kontorartikler.

Til at overvåge effekt, spænding og strøm ved USB-udgangen kan man desuden bruge et USB-wattmeter, for eksempel: HiDANCE HDC-085C.